Reacciones

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Tema 8 Reacciones ácido-base
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Tema 5 Equilibrio
Tema 11 Cinética
Reacciones químicas
Cuándo se alcanza? Cómo modificarlo?
Cómo de rápido va? Cómo acelerarla?
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(No Transcript)
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CONTENIDO
1.- Definiciones de ácidos y bases. 2.- La
autoionización del agua. Escala de pH. 3.- Fuerza
de ácidos y bases. Constantes de ionización. 4.-
Tratamiento exacto de los equilibrios de
ionización. 5.- Hidrólisis. 6.- Disoluciones
amortiguadoras. 7.- Indicadores. 8.- Valoraciones
ácido-base.
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DEFINICIONES DE ÁCIDOS Y BASES.
1.1.- Arrhenius (1883)
Ácido Sustancia que, en disolución acuosa, da
H HCl H (aq) Cl- (aq) Base Sustancia
que, en disolución acuosa, da OH- NaOH Na
(aq) OH- (aq)
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http//nobelprize.org/chemistry/laureates/1903/in
dex.html
Svante August Arrhenius(1859-1927)
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1.2.- Brønsted-Lowry (1923)
Ácido Especie que tiene tendencia a ceder un
H Base Especie que tiene tendencia a aceptar un
H
NH3 (aq) H2O (l) NH4 (aq) OH- (aq)
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Johannes Nicolaus Brønsted(1879-1947)
Thomas Martin Lowry(1874-1936)
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1.3.- Lewis (1923)
Para que una sustancia acepte un H debe poseer
un parde electrones no compartidos.
Ácido Especie que puede aceptar pares de
electrones Base Especie que puede ceder pares de
electrones
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(No Transcript)
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LA AUTOIONIZACIÓN DEL AGUA.ESCALA DE pH.
pH - log H3O pOH - log OH-
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Agua pura H3O OH- H3O 10-7 Þ pH
7 OH- 10-7 Þ pOH 7
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FUERZA DE ÁCIDOS Y BASES.CONSTANTES DE
IONIZACIÓN.
Fuerza de un ácido o base mayor o menor
tendencia a transferiro aceptar un protón.
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En el caso de un par ácido-base conjugado, Ka y
Kb están relacionadas
Kw Ka Kb
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TRATAMIENTO EXACTO DE LOSEQUILIBRIOS DE
IONIZACIÓN.
Cómo podemos calcular las concentraciones de
todas lasespecies presentes en una disolución en
la que se establecendiversos equilibrios de
ionización?
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1. Expresiones de las constantes de equilibrio
2. Balance de materia
HAo A-o HA A-
3. Balance de cargas (condición de
electroneutralidad)
H3O A- OH-
4. Resolver el sistema 4 ecuaciones con 4
incógnitas
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HIDRÓLISIS.
Cómo determinarlo de forma cualitativa?

1. Disociar la sal en sus iones
2. Identificar su procedencia
3. Determinar cuáles se pueden hidrolizar
4. Plantear y analizar el equilibrio de hidrólisis

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5.1. Sales procedentes de ácido fuerte y base
fuerte
p.ej. NaCl, KCl, NaNO3
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5.2. Sales procedentes de ácido fuerte y base
débil
p.ej. NH4Cl
Disolución ácida
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5.3. Sales procedentes de ácido débil y base
fuerte
p.ej. CH3COONa
Disolución básica
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5.4. Sales procedentes de ácido débil y base débil
p.ej. NH4CN
Si Kh (catión) gt Kh (anión) Þ Disolución ácida Si
Kh (catión) lt Kh (anión) Þ Disolución básica Si
Kh (catión) Kh (anión) Þ Disolución neutra
Para el NH4CN disolución básica
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DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS.
Disoluciones amortiguadoras (o tampón)
Disoluciones quemantienen un pH aproximadamente
constante cuando se agreganpequeñas cantidades
de ácido o base o cuando se diluyen.
Composición Cantidades sustanciales de un ácido
débil y de su base conjugada(o una base débil y
su ácido conjugado). (p.ej. CH3COOH/CH3COONa)
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Mecanismo de acción
Si al equilibrio le añado, p.ej., un ácido, se
desplazará a la izquierda,disminuirá el cociente
A-/HA y el pH bajará. Pero si la cantidad
añadida es pequeña comparada con las cantidades
(grandes) que hay de A- y HA, el cociente
cambiará muypoco y el pH apenas se modificará.
P.ej. si añado 0.001 moles de HCl a un 1 L de
agua, el pH pasa de 7 a 3. si añado 0.001
moles de HCl a un 1 L de disolución que
contiene 0.7 moles de acético y 0.6 moles de
acetato sódico, el pH pasa de 4.688 a 4.686.
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Cómo calcular el pH de una disolución tampón?
Con el tratamiento exacto (apartado 4).
Cómo estimar aproximadamente el pH de una
disolución tampón?
Exacta
Dado que las concentraciones iniciales de ácido y
de su base conjugadason grandes, se puede
suponer que las cantidades que desaparecerán y
que aparecerán mientras se va alcanzando el
equilibrio serán pequeñas,comparadas con las
iniciales. Por tanto, en la fórmula anterior las
concentraciones en el equilibriose pueden
aproximar por las concentraciones iniciales.
Aproximada
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(No Transcript)
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Características importantes de una disolución
amortiguadora Su pH Þ depende de Ka y de las
concentraciones Su capacidad amortiguadora
Capacidad amortiguadora Cantidad de ácido o base
que se puedeagregar a un tampón antes de que el
pH comience a cambiar demodo apreciable. De
qué depende? Del número de moles de ácido y
base (deben ser altos para que la capacidad
también lo sea) Del cociente
base/ácido. (para que la capacidad sea
alta, ha de ser próximo a 1. Si es lt 0.1 ó gt
10, no será muy eficiente. Mayor eficiencia
cuando pH pKa)
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INDICADORES.
Indicadores Ácidos o bases débiles cuyas formas
ácido/baseconjugadas presentan colores
diferentes.
Cuando a una disolución le añadimos un
indicador,estarán presentes las dos especies
HInd e Ind-.
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Qué color veré?

• Si HInd/Ind- ³ 10 Þ Color A (predomina forma
  ácida)
• Si HInd/Ind- 0.1 Þ Color B (predomina
  forma básica)
• Si 0.1lt HInd/Ind-lt 10 Þ Color mezcla de A y B

El cociente depende de la Ka y del pH

• Si HInd/Ind- ³ 10 Þ H3O ³ 10 KInd Þ pH
  pKInd 1 Color A (predomina forma ácida)
• Si HInd/Ind- 0.1 Þ H3O 0.1 KInd Þ pH
  ³ pKInd 1 Color B (predomina forma básica)
• Si 0.1lt HInd/Ind-lt 10 Þ pKInd 1 lt pH lt
  pKInd 1 Mezcla A y B

Intervalo de viraje (2 unidades de pH)
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Intervalos de viraje de indicadores
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VALORACIONES ÁCIDO-BASE.
Cómo podemos determinar la concentración de un
ácidoo de una base en una disolución?
Método más empleado valoración ácido-base Una
disolución que contiene una concentración
conocida debase (o ácido) se hace reaccionar con
una disolución de ácido(o de base) de
concentración desconocida. Medimos el volumen de
la disolución de base (o ácido)necesario para
que consuma (neutralice) todo el ácido (o base).
Cuando se logra la neutralización completa
Punto de equivalencia
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Cómo sé cuándo he llegado al punto de
equivalencia?
Curva de valoración Representación del pH en
función delvolumen añadido.
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Cuál es el pH del punto de equivalencia?

• Si valoro ácido fuerte con base fuerte (o al
  revés) Þ pH 7
• Si valoro ácido débil con base fuerte Þ pH gt 7
• Si valoro base débil con ácido fuerte Þ pH lt 7

Cómo calcular el pH de ese punto o de cualquier
punto de la curva?
Con el tratamiento exacto (apartado 4).
Cómo sé que he llegado al punto de equivalencia
sin necesidad derepresentar la curva de
valoración entera?
Mediante un indicador apropiado
Apropiado que cambie de color justo cuando la
reacción llega alpunto de equivalencia.
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Clave que el intervalo de viraje del indicador
coincida con el saltode pH que se produce cuando
alcanzamos el pto. equivalencia.
p.ej. valoración de un ácido fuerte con una base
fuerte
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Curva de valoración de una base fuerte con un
ácido fuerte
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Curva de valoración de un ácido débil con una
base fuerte
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Curva de valoración de un ácido diprótico con una
base fuerte